城軌車(chē)輛牽引與電制動(dòng)

牽引和電制動(dòng)第一節(jié)系統(tǒng)基本組成和工作原理一牽引/制動(dòng)系統(tǒng)組成廣州地鐵一號(hào)線(xiàn)車(chē)輛牽引和電制動(dòng)系統(tǒng)由德國(guó)ADTRANZ公司提供，是國(guó)內(nèi)首家采用交流傳動(dòng)和動(dòng)力分散型控制技術(shù)的地鐵車(chē)輛項(xiàng)目。整個(gè)系統(tǒng)由受電弓、高速斷路器HSCB、VVVF牽引逆變器、DCU/UNAS（牽引控制單元）、牽引電機(jī)，制動(dòng)電阻等組成，如圖1所示。1DCU對(duì)VVVF逆變器的線(xiàn)路電容器充/放電控制2DCU/UNAS對(duì)VVVF逆變器及電機(jī)轉(zhuǎn)矩控制圖1牽引系統(tǒng)組成示意圖列車(chē)受電弓從接觸網(wǎng)受流，通過(guò)高速斷路器后，將1500VDC送入VVVF牽引逆變器。VVVF牽引逆變器采用PWM脈寬調(diào)制模式，將1500VDC直流電逆變成頻率、電壓可調(diào)的三相交流電，平行供給車(chē)輛四臺(tái)交流鼠籠式異步牽引電機(jī)，對(duì)電機(jī)進(jìn)行調(diào)速，實(shí)現(xiàn)列車(chē)的牽引、制動(dòng)功能，其半導(dǎo)體變流元件采用4500V/3000A的GTO，最大斬波頻率為450HZ。VVV輸出電壓的頻率調(diào)節(jié)范圍為0112HZ，幅值調(diào)節(jié)范圍為01147VAC。二牽引系統(tǒng)基本參數(shù)牽引逆變器VVVF線(xiàn)電壓UN10001800VDC輸入線(xiàn)電流IN480A最大線(xiàn)電流（牽引）INDMAX692A最大線(xiàn)電流（制動(dòng)）INBMAX1171A輸出電流IA720A最大輸出電流IAMAX1080A最大保護(hù)電流IMAX2900A輸出電壓UN01050V輸出頻率FA0112HZGTO最大開(kāi)關(guān)頻率FP450HZ制動(dòng)斬波模塊斬波頻率FB250HZ模塊冷卻方式強(qiáng)迫風(fēng)冷線(xiàn)路濾波模塊逆變器模塊DCUUNASHSCB受電弓12VVVF牽引逆變器列車(chē)輸入/輸出控制信號(hào)牽引電機(jī)制動(dòng)電阻模塊冷卻片風(fēng)速VL8M/S牽引電機(jī)（1TB20100GA02）連續(xù)定額小時(shí)定額輸出功率PM190210KW額定電壓UN10501050V額定電流IN132（1800MIN1）144（1800MIN1）A額定轉(zhuǎn)矩MN10081114NM最大轉(zhuǎn)速NMAX35103510RPM三基本工作原理整個(gè)控制系統(tǒng)由輸入值設(shè)定、速度測(cè)量、電機(jī)控制、脈沖發(fā)生器、能量反饋各環(huán)節(jié)構(gòu)成。DCU通過(guò)列車(chē)線(xiàn)接受來(lái)自控制系統(tǒng)的牽引/制動(dòng)力絕對(duì)值（以百分比的形式），與此同時(shí)還接受司機(jī)發(fā)出牽引或制動(dòng)指令，來(lái)決定是施加牽引或制動(dòng)力。在給定值進(jìn)行實(shí)際電機(jī)控制前，必須經(jīng)過(guò)以下條件的處理1輸入值設(shè)定載荷校驗(yàn)DCU根據(jù)相應(yīng)動(dòng)車(chē)的載荷狀況來(lái)調(diào)整實(shí)際牽引/制動(dòng)力，這是由于采用了動(dòng)力分散型控制，為了保持車(chē)鉤之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)最小，并且使整車(chē)達(dá)到相同的動(dòng)態(tài)特性。沖擊限制不同的給定值大小的改變速率必須符合沖擊限制的規(guī)定，但在防滑/防空轉(zhuǎn)功能激活的時(shí)候則不受此限制。速度限制（牽引時(shí)）廣州地鐵一號(hào)線(xiàn)規(guī)定了3個(gè)速度限制，速度控制的優(yōu)先級(jí)高于電機(jī)控制。正常速度80KM/H倒車(chē)速度10KM/H慢行速度3KM/H線(xiàn)電流限制（牽引時(shí)）在牽引工況時(shí)，線(xiàn)電流控制的優(yōu)先級(jí)高于電機(jī)控制，出于功耗的考慮，該限制值為不超過(guò)每節(jié)動(dòng)車(chē)720A。欠壓保護(hù)（制動(dòng)時(shí)）在制動(dòng)時(shí)，網(wǎng)壓一直受到檢測(cè)，當(dāng)網(wǎng)壓降到1500V以下時(shí)，制動(dòng)力矩隨速度和網(wǎng)壓相應(yīng)的減少，這時(shí)不足的制動(dòng)力由氣制動(dòng)補(bǔ)充?？辙D(zhuǎn)/滑行保護(hù)空轉(zhuǎn)/滑行保護(hù)通過(guò)比較拖車(chē)動(dòng)車(chē)之間的速度差異來(lái)實(shí)現(xiàn)，通過(guò)適當(dāng)減少力矩設(shè)定值，該保護(hù)能確保輸出最大所要求的牽引/制動(dòng)力，當(dāng)拖車(chē)速度檢測(cè)失敗時(shí)，該保護(hù)還可以通過(guò)仿真計(jì)算拖車(chē)速度來(lái)保證正常功能。2速度檢測(cè)每個(gè)牽引電機(jī)帶一個(gè)速度傳感器，輸出兩個(gè)通道，每個(gè)通道相差為90的方波（電機(jī)每轉(zhuǎn)為256個(gè)脈沖），通過(guò)判斷相差可以確定旋轉(zhuǎn)的方向。每個(gè)牽引控制單元連接3個(gè)速度傳感器。在正常情況下，該數(shù)值直接送入DCU進(jìn)行牽引控制，在進(jìn)行速度測(cè)量的時(shí)候，如果出現(xiàn)各速度值不相等的情況（例如，空轉(zhuǎn)/滑行時(shí)），甚至在極端情況下，只有一個(gè)電機(jī)的速度信息對(duì)于牽引控制來(lái)說(shuō)都是足夠的。當(dāng)DCU監(jiān)控邏輯系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)有一個(gè)速度傳感器故障時(shí)，馬上封鎖該速度信號(hào)，以免對(duì)牽引控制造成嚴(yán)重的影響。除了電機(jī)速度，在DCU中同樣檢測(cè)拖車(chē)的速度。在拖車(chē)一個(gè)軸上裝有一個(gè)編碼速度傳感器，同電機(jī)速度傳感器不同，該傳感器是單通道的（每周110個(gè)脈沖）。在DCU中有兩塊電路板A305，A306“中斷處理與速度測(cè)量板”專(zhuān)門(mén)用來(lái)處理速度信號(hào)，速度值通過(guò)計(jì)算脈沖數(shù)，然后與參考時(shí)鐘周期計(jì)算得到。3電機(jī)控制采用空間矢量控制，電機(jī)的磁通大小和方向（空間矢量）通過(guò)逆變器輸出線(xiàn)電壓和相電流，電機(jī)速度等參數(shù)近似得到。繞組中的電流和電機(jī)電壓作為空間矢量與磁通量有關(guān)，該解耦過(guò)程使得可以單獨(dú)控制磁通和力矩（磁場(chǎng)定向控制）?？刂平Y(jié)構(gòu)圖如下控制系統(tǒng)的輸入力矩設(shè)定值（1），該力矩設(shè)定值是經(jīng)過(guò)控制系統(tǒng)的其他參數(shù)的校核（如負(fù)載，線(xiàn)電流，速度，沖擊限制，防滑/防空轉(zhuǎn)保護(hù)）才輸入控制系統(tǒng)。磁場(chǎng)設(shè)定值可以通過(guò)電機(jī)的參數(shù)（1A）計(jì)算得到，該值在整個(gè)正常速度范圍內(nèi)有效。電機(jī)力矩電流的產(chǎn)生決定于勵(lì)磁磁場(chǎng)和轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)的交互作用，如果是異步電機(jī)，勵(lì)磁磁場(chǎng)和轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)均由定子電流產(chǎn)生，定子電流通過(guò)坐標(biāo)變換為兩部分一部分（勵(lì)磁電流）產(chǎn)生磁場(chǎng)，另一部分（負(fù)載電流）與勵(lì)磁磁場(chǎng)積分再與勵(lì)磁磁場(chǎng)一起形成力矩，為了清楚的表現(xiàn)各電流的關(guān)系，定義了一個(gè)旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系統(tǒng)（I,M），該坐標(biāo)系統(tǒng)與磁場(chǎng)矢量同步，該變換的優(yōu)點(diǎn)在于勵(lì)磁電流部分和負(fù)載電流部分可以單獨(dú)的進(jìn)行控制（與并勵(lì)直流電機(jī)原理相同）。為了獲得理想的勵(lì)磁磁場(chǎng)矢量，使用了磁場(chǎng)觀測(cè)器（3），通過(guò)電機(jī)相電流，電機(jī)線(xiàn)電壓和速度（2），磁場(chǎng)觀測(cè)器在靜止的坐標(biāo)系統(tǒng)（A,B）計(jì)算磁場(chǎng)（）的絕對(duì)值和磁場(chǎng)矢量的角度位置（FLUX），該旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系統(tǒng)可以通過(guò)該磁場(chǎng)矢量可以定義，通過(guò)坐標(biāo)變換，將靜止的電流矢量轉(zhuǎn)變?yōu)樾D(zhuǎn)系統(tǒng)，在磁場(chǎng)坐標(biāo)中產(chǎn)生電流部分（XIL,WIL）。除了產(chǎn)生實(shí)際力矩（XMD），磁場(chǎng)觀測(cè)器可以在當(dāng)前電機(jī)的參數(shù)的基礎(chǔ)上通過(guò)以下步驟計(jì)算系統(tǒng)的狀態(tài)實(shí)際和設(shè)定力矩的差值反饋給一個(gè)PI控制器（4），該控制器提供一個(gè)操作變量，該變量加上固定的預(yù)控制初始值（4A），通過(guò)當(dāng)前磁場(chǎng)值（），可以計(jì)算負(fù)載電流設(shè)定值（WIL）。實(shí)際磁場(chǎng)和設(shè)定值的差異也反饋給一個(gè)PI控制器（6），該控制器產(chǎn)生一個(gè)操作變量（WIM）,該變量加上固定的預(yù)控制初始值（6A）計(jì)算出勵(lì)磁電流的的設(shè)定值（WIM），預(yù)控制初始值與操作變量一起形成了系統(tǒng)高性能的動(dòng)態(tài)響應(yīng)。電流的設(shè)定值輸入電機(jī)的定子模型（7），獲得定子電壓（UM,UL）的矢量的兩個(gè)分量，電流控制器（8）從屬于矢量預(yù)控制，負(fù)載和勵(lì)磁電流的設(shè)定值/實(shí)際值的差異單獨(dú)的通過(guò)P控制器傳遞，該控制器構(gòu)成定子電壓的動(dòng)態(tài)部分。通過(guò)該方式產(chǎn)生的定子電壓再通過(guò)坐標(biāo)變換，從磁場(chǎng)導(dǎo)向的坐標(biāo)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換回定子導(dǎo)向的坐標(biāo)系統(tǒng)（9），在這個(gè)過(guò)程中產(chǎn)生電壓矢量和它的角度位置（USTATOR），電壓矢量的絕對(duì)值與電網(wǎng)電壓的電流有一個(gè)偏移（相控因數(shù)角度），為了確保逆變器的控制角度，將該偏移量傳送到角度變換器（11）。在旋轉(zhuǎn)模型（10）中，滑差頻率通過(guò)負(fù)載電流（WIL）和實(shí)際磁場(chǎng)計(jì)算得到，定子頻率（1）可以通過(guò)滑差頻率和實(shí)際速度相加得到，該頻率也是通過(guò)脈沖模式發(fā)生器（11）傳遞。脈沖模式發(fā)生器從頻率和相控因數(shù)計(jì)算合適的脈沖模式，同樣，該發(fā)生器還決定電壓矢量（用于下一個(gè)采樣步驟）的角度位置（PULSEPATTERN）并將該值送入控制系統(tǒng)。磁場(chǎng)矢量的角度（FLUX）加上磁場(chǎng)坐標(biāo)系統(tǒng)電壓矢量的角度位置（USTATOR）必須與電壓矢量（PULSEPATTERN）的電流角度位置相對(duì)應(yīng)，在這些角度位置產(chǎn)生的任何差異將作為一個(gè)動(dòng)態(tài)控制校正值傳到脈沖發(fā)生器（12）中，該發(fā)生器在定子電壓曲線(xiàn)中產(chǎn)生一個(gè)相應(yīng)的相位跳變。當(dāng)在更高的速度時(shí)，電機(jī)達(dá)到控制的限制點(diǎn)AMAX在方波操作的時(shí)候，AMAX100,在其他脈沖模式時(shí)限制點(diǎn)還要低。，電機(jī)過(guò)渡到弱磁模式（14），在該模式下，脈沖的控制優(yōu)先于逆變器設(shè)定力矩的輸入控制，通過(guò)實(shí)際的相控因數(shù)與控制模式限制值比較，再通過(guò)PI控制器的計(jì)算（13），該控制器產(chǎn)生一個(gè)變量（WIM），加到固定的預(yù)控制初始值中（6A）。4脈沖模式發(fā)生器脈沖模式發(fā)生器根據(jù)電機(jī)控制的三個(gè)輸入變量相控因數(shù)、定子頻率、和校正角實(shí)時(shí)計(jì)算牽引逆變器中的GTO觸發(fā)脈沖。逆變器每相GTO按照以下的原則觸發(fā)在一個(gè)GTO導(dǎo)通期間，另一個(gè)關(guān)斷。脈沖模式發(fā)生器于是為每相提供了一個(gè)叫做潛在調(diào)整指令的指令，用于保護(hù)當(dāng)逆變器應(yīng)該關(guān)斷而沒(méi)有關(guān)斷的時(shí)候，該指令迅速導(dǎo)通該相兩個(gè)GTO來(lái)保護(hù)逆變器。由于系統(tǒng)散熱的原因，逆變器的工作頻率（GTO的開(kāi)關(guān)頻率）被限制在450HZ，調(diào)制脈沖數(shù)在定子頻率在30HZ內(nèi)保持不變，該模式叫異步模式，同步脈沖模式為在每半波周期內(nèi)有不同的方波數(shù)（線(xiàn)電壓）。9分頻，7分頻，5分頻，3分頻，方波。在3分頻轉(zhuǎn)為方波的時(shí)候?yàn)榱朔乐共ㄐ畏茸兓瘎×矣幸粋€(gè)過(guò)渡過(guò)程，由3M轉(zhuǎn)為3S，3M指的是在半個(gè)波的周期內(nèi)輸出電壓（方波）導(dǎo)通寬度小于60度，3S指的是在半個(gè)波的周期內(nèi)輸出中間電壓（方波）導(dǎo)通寬度大于90度，該變換的目的主要是為了減少逆變器輸出電壓的諧波干擾。當(dāng)定子的頻率低于30HZ時(shí)，逆變器工作在異步模式下，在1330HZ的工作范圍內(nèi)調(diào)制波頻率為450HZ，低于13HZ時(shí)根據(jù)特性曲線(xiàn)載波頻率為200HZ，該過(guò)程主要是確保在啟動(dòng)時(shí)有足夠小的電機(jī)電壓。以下是根據(jù)控制和定子頻率的脈沖模式表觸發(fā)脈沖從脈沖發(fā)生器到逆變器保護(hù)單元（UNAS），通過(guò)逆變器設(shè)定的保護(hù)和禁止功能過(guò)濾，以光脈沖信號(hào)的形式控制逆變器。為了同步電機(jī)控制與逆變器開(kāi)關(guān)周期，脈沖模式發(fā)生器在下一個(gè)電機(jī)控制周期前輸出一個(gè)同步脈沖，5能量反饋在電機(jī)的能量反饋中,能量反饋到電網(wǎng)中,如果在電制動(dòng)的情況下,能量不能被電網(wǎng)完全吸收,多余的能量必須轉(zhuǎn)換為熱能消耗在制動(dòng)電阻上，否則電網(wǎng)電壓將抬高到不能承受的水平。制動(dòng)斬波器的存在確保大部分的能量能反饋回電網(wǎng)，同時(shí)又保護(hù)了電網(wǎng)上的其他設(shè)備。由于采用動(dòng)車(chē)組的編組型式，必須確保一節(jié)動(dòng)車(chē)不能吸收另一節(jié)動(dòng)車(chē)的制動(dòng)能量，（例如由于電壓傳感器誤差的原因），這時(shí)在制動(dòng)的時(shí)候必須監(jiān)測(cè)線(xiàn)電流的方向。如果電流流向列車(chē)，線(xiàn)電壓傳感器的誤差通過(guò)一個(gè)比例積分器來(lái)調(diào)節(jié)。在制動(dòng)時(shí)，電網(wǎng)電壓一直被檢測(cè)，如果網(wǎng)壓降到1500V以下，制動(dòng)力矩隨速度和網(wǎng)壓相應(yīng)受限制，不足的電制動(dòng)由氣制動(dòng)補(bǔ)充，如果網(wǎng)壓降到回饋制動(dòng)的保護(hù)值1000V時(shí)，電制動(dòng)切除，列車(chē)制動(dòng)完全由氣制動(dòng)承擔(dān)。第二節(jié)牽引控制單元DCU及逆變器保護(hù)監(jiān)控單元UNAS1牽引控制單元結(jié)構(gòu)廣州地鐵一號(hào)線(xiàn)車(chē)輛牽引系統(tǒng)采用德國(guó)ADTRANZ公司開(kāi)發(fā)的GEATRAC交流傳動(dòng)系統(tǒng)，主要由VVVF牽引逆變器、牽引控制單元DCU/UNAS及制動(dòng)電阻組成。牽引控制單元DCU和逆變器保護(hù)單元UNAS設(shè)計(jì)成一上下兩層的機(jī)箱，共裝有25塊電子板。各電子板為標(biāo)準(zhǔn)的19”3U印刷電路板，使用多層板技術(shù)，電子板上的元件采用表面封裝（SMD）或插裝（DIL）。DCU的A314和A315板、UNAS的A329和A330板的前面板上通過(guò)HARTING接插件（48針）與外部電路聯(lián)接。2牽引控制單元DCU的基本功能為VVVF提供脈寬調(diào)制信號(hào)PWM，采用空間磁場(chǎng)矢量控制的轉(zhuǎn)矩控制模式，為牽引電機(jī)提供矢量控制。DCU為雙微機(jī)工作方式，其CPU采用16位中央處理器80C166，工作頻率20MHZ。主控制微機(jī)（A304板）負(fù)責(zé)車(chē)輛控制和牽引/制動(dòng)控制，處理所有的數(shù)字/模擬信號(hào)，產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號(hào)；另一個(gè)微機(jī)（A303板）接收主控制微機(jī)傳送來(lái)的控制信號(hào)，計(jì)算產(chǎn)生VVVF逆變器的脈沖模式，經(jīng)UNAS保護(hù)程序控制GTO的通/斷狀態(tài)。整個(gè)DCU系統(tǒng)的局部總線(xiàn)采用ADTRANZ設(shè)計(jì)的專(zhuān)用GERTRAC總線(xiàn)，連接主控制單元（A304板）、速度信號(hào)處理和中斷控制模塊（A305、A306板）、PDA數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊（A307板）。（1）牽引系統(tǒng)的控制與調(diào)整；（2）脈沖模式的產(chǎn)生與優(yōu)化；（3）VVVF與牽引電機(jī)的控制與保護(hù)；（4）對(duì)列車(chē)狀態(tài)的監(jiān)測(cè)與保護(hù)；HSCB高速斷路器、K1和K3和K4接觸器及車(chē)門(mén)的狀態(tài)、氣制動(dòng)緩解、牽引/制動(dòng)、列車(chē)向前/向后及慢行等。（5）再生制動(dòng)與電阻制動(dòng)的控制與調(diào)節(jié)；（6）電制動(dòng)與氣制動(dòng)的自動(dòng)轉(zhuǎn)換及列車(chē)保壓制動(dòng)的實(shí)現(xiàn)；（7）防滑/防空轉(zhuǎn)保護(hù)及載荷調(diào)整；（8）逆變器線(xiàn)路濾波電容器的充放電控制；（9）列車(chē)速度的獲取與處理及自動(dòng)計(jì)算停車(chē)距離；（10）列車(chē)牽引控制系統(tǒng)的故障診斷與存儲(chǔ)；（11）為其它控制系統(tǒng)提供列車(chē)狀態(tài)信號(hào)；（12）提供串行接口與PTU連接，進(jìn)行監(jiān)測(cè)與控制；（13）提供“黑匣子”功能；0470S，記錄U、I、V、列車(chē)狀態(tài)、走行距離。（14）提供“看門(mén)狗”功能。3DCU的基本工作原理DCU主要負(fù)責(zé)牽引/制動(dòng)控制、脈沖模式產(chǎn)生、逆變器保護(hù)、速度測(cè)量、牽引/制動(dòng)指令參考值處理、轉(zhuǎn)矩控制、電壓電流控制等。DCU從列車(chē)線(xiàn)和外部控制系統(tǒng)（ATO）接收司機(jī)指令及RVC（牽引/制動(dòng)參考值轉(zhuǎn)換器）的指令參考值，接收本車(chē)的3個(gè)電機(jī)速度信號(hào)、拖車(chē)的一個(gè)轉(zhuǎn)軸速度信號(hào)、各個(gè)模擬信號(hào)測(cè)量值，根據(jù)參考值和實(shí)際檢測(cè)值進(jìn)行計(jì)算，脈沖模式發(fā)生器A303板產(chǎn)生脈沖模式指令信號(hào)（PMA、PMB、PMC、PMBS），送入逆變器保護(hù)單元UNAS處理后再向VVVF的逆變模塊和制動(dòng)斬波模塊發(fā)出；為了故障和狀態(tài)顯示的需要，DCU的3個(gè)等級(jí)的故障信號(hào)和3個(gè)列車(chē)模擬信號(hào)值（速度、網(wǎng)壓、牽引力）輸出到中央故障存儲(chǔ)單元CFSU；為了滿(mǎn)足列車(chē)制動(dòng)的需求，向電子制動(dòng)單元ECU輸出3個(gè)電制動(dòng)信號(hào)（電制動(dòng)力矩、電制動(dòng)正常、滑行保護(hù)作用）；UNAS向DCU提供牽引電機(jī)控制所需的所有測(cè)量值（如電機(jī)電流、電容電壓等），及UNAS的保護(hù)動(dòng)作信息；VVVF內(nèi)的線(xiàn)路濾波電容由DCU直接控制充放電；通過(guò)一個(gè)V24接口，可用PTU讀取過(guò)程數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器PDA和“黑匣子”KWR中的數(shù)據(jù)。DCU的軟件主要分為車(chē)輛控制軟件、牽引/制動(dòng)控制軟件和故障診斷軟件等。牽引/制動(dòng)控制軟件主要分為幾個(gè)模塊線(xiàn)路電容器充放電控制模塊、牽引/制動(dòng)指令參考值處理模塊、轉(zhuǎn)矩矢量控制模塊、電阻制動(dòng)控制模塊等。（1）線(xiàn)路電容器充放電控制模塊控制充電接觸器K3、放電接觸器K4和線(xiàn)路接觸器K1的動(dòng)作及電容器的充放電。該模塊在軟件和硬件中均設(shè)有聯(lián)鎖，保證K3和K4不會(huì)同時(shí)閉合，以避免主電路短路。（2）牽引/制動(dòng)指令參考值處理模塊DCU接收輸入的牽引/制動(dòng)指令、方向指令、限速指令及指令參考值等，在牽引/或制動(dòng)工況下對(duì)參考值進(jìn)行轉(zhuǎn)矩特性調(diào)整，使轉(zhuǎn)矩參考值與車(chē)輛的牽引/制動(dòng)轉(zhuǎn)矩特性相適應(yīng)，并經(jīng)過(guò)沖擊極限、最大速度限制、最大線(xiàn)電流、防滑/防空轉(zhuǎn)粘著保護(hù)計(jì)算等，形成最終的牽引/制動(dòng)轉(zhuǎn)矩參考值，傳送到轉(zhuǎn)矩矢量控制模塊。（3）轉(zhuǎn)矩矢量控制模塊轉(zhuǎn)矩控制采用矢量控制模式，基本思想是將交流電機(jī)等效為直流電機(jī)，按直流電機(jī)的控制理論來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)交流電機(jī)的控制，以獲得與直流電機(jī)一樣的良好動(dòng)態(tài)特性。應(yīng)用坐標(biāo)變換方法，根據(jù)電機(jī)的相電流、線(xiàn)電壓和轉(zhuǎn)速，通過(guò)磁場(chǎng)觀測(cè)器，計(jì)算出電機(jī)轉(zhuǎn)子的實(shí)際磁場(chǎng)矢量、實(shí)際轉(zhuǎn)矩等。通過(guò)矢量變換，實(shí)現(xiàn)對(duì)異步交流電機(jī)轉(zhuǎn)速和磁場(chǎng)的完全解藕，控制電機(jī)的轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)。轉(zhuǎn)矩矢量控制模塊是DCU控制軟件中核心部分。（4）電阻制動(dòng)控制模塊列車(chē)制動(dòng)時(shí)，一般優(yōu)先進(jìn)行再生制動(dòng)。該模塊檢測(cè)電容電壓XUD，一旦超過(guò)設(shè)定值（1800V），由再生制動(dòng)轉(zhuǎn)入電阻制動(dòng)，并計(jì)算制動(dòng)斬波器的開(kāi)通占空比，輸出斬波器通斷指令信號(hào)。故障診斷軟件對(duì)DCU/UNAS、VVVF及各種外圍設(shè)備的故障進(jìn)行診斷，將故障數(shù)據(jù)記錄在處理數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元PDA中。4UNAS的基本功能逆變器保護(hù)單元UNAS負(fù)責(zé)VVVF牽引逆變器的保護(hù)，與DCU一起組成車(chē)輛的牽引/制動(dòng)控制系統(tǒng)。UNAS處理DCU的脈沖模式發(fā)生器A303板產(chǎn)生的脈沖模式指令信號(hào)和控制微機(jī)A304板發(fā)出的使能信號(hào)，轉(zhuǎn)化成各個(gè)GTO的通斷指令；通過(guò)控制GTO的通斷，在VVVF工作的過(guò)程中進(jìn)行保護(hù)（軟保護(hù)），防止電過(guò)載和熱過(guò)載，及實(shí)現(xiàn)相模塊中GTO的聯(lián)鎖邏輯保護(hù)；UNAS與GTO之間的開(kāi)關(guān)指令和通斷狀態(tài)反饋信號(hào)的傳輸采用光纖以防止電磁干擾，在有GTO通斷故障時(shí)，實(shí)施與電源的隔離；向DCU發(fā)出線(xiàn)路接觸器K1分?jǐn)嘀噶?；UNAS的診斷微處理器存儲(chǔ)保護(hù)動(dòng)作信息，可用PTU經(jīng)RS232串行接口讀取存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)；另外，UNAS通過(guò)4根故障信號(hào)線(xiàn)可向DCU發(fā)送16個(gè)故障信息代碼，存入過(guò)程數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器PDA中。在UNAS的中央處理診斷板（A325）面板上提供了與PTU通訊的串行接口，可對(duì)VVVF和UNAS進(jìn)行監(jiān)測(cè)。（1）對(duì)VVVF逆變器進(jìn)行監(jiān)測(cè)與保護(hù)；電壓電流保護(hù)、溫度保護(hù)，分為3級(jí)。（2）為GTO進(jìn)行脈沖分配；（3）電壓電流的獲取值處理；將LEM傳感器輸出的020MA電流值轉(zhuǎn)換成1010V電壓信號(hào)送入DCU。（4）對(duì)VVVF進(jìn)行初始化開(kāi)鑰匙后，UNAS啟動(dòng)板向GTO發(fā)出“關(guān)斷導(dǎo)通關(guān)斷導(dǎo)通”指令（800MS），否則發(fā)出“嚴(yán)重故障”信號(hào)。（5）監(jiān)測(cè)GTO開(kāi)/關(guān)狀態(tài)；（6）VVVF及UNAS本身的故障診斷及存儲(chǔ)；5DCU的PCB插件板功能描述61DCU的PCB板（1）A303中央控制板、脈沖模式發(fā)生板（2）A304中央處理板、控制/調(diào)整/監(jiān)測(cè)板（3）A305、A306速度信號(hào)處理和中斷控制板（4）A307PDA數(shù)據(jù)存儲(chǔ)板（5）A308測(cè)量值調(diào)整板（6）A309溫度測(cè)量及U/I轉(zhuǎn)換板（7）A310PWM指令參考值處理板（8）A311、A312輸入信號(hào)調(diào)整板（9）A313輸出信號(hào)調(diào)整板（10）A314、A315輸入/輸出接口板DCU工作方框圖62A301、A302、A321、A322電源板621A301板24V/50WA321板24V/50W24V電源供給LEM電壓電流傳感器、壓力開(kāi)關(guān)。當(dāng)無(wú)24V電源時(shí)，DCU本身能工作。622A302板15V/60W，供給速度傳感器、光纖插頭轉(zhuǎn)換器。623A322板5V/80W，供給DCU的CPU板。63A303（CE1）中央控制板、脈沖模式發(fā)生板A304（CE1）中央處理板、控制/調(diào)整/監(jiān)測(cè)板631A303脈沖模式發(fā)生板主要組成80C166控制微機(jī)、6個(gè)脈寬調(diào)制通道、10個(gè)10位A/D（模擬/數(shù)字）變換器（05V）、8個(gè)8位D/A（數(shù)字/模擬）變換器（010V）、GEATRACM總線(xiàn)接口、一個(gè)10MB/S的快速串行通訊LINK適配模塊、串行接口、用于模擬信號(hào)調(diào)整的5V和10V參考電壓電源、32KSMDRAM、8KDIPEEPROM、128KLCCEPROM存儲(chǔ)器、LCAPROGRAMMABLELOGICCOMPONENT可編程邏輯單元。6個(gè)脈寬調(diào)制通道中的4個(gè)用作脈寬發(fā)生器，通過(guò)TRANSPUTERLINK接口與A304板通訊D/A和A/D變換器未使用。LCA集成邏輯塊產(chǎn)生中斷處理、GEATRACM控制信號(hào)、等待狀態(tài)。面板上有個(gè)9針孔串行接口插座；6個(gè)LED顯示燈，其中一個(gè)為看門(mén)狗，閃動(dòng)頻率16S。632A304中央處理板組成與303板相同。A/D（模擬/數(shù)字）變換器測(cè)量經(jīng)過(guò)其它PCB板預(yù)處理的模擬信號(hào)，包括XUN、XUD、XIN、XLAST、WEOEVE、XISA、XISB；D/A（數(shù)字/模擬）變換器將數(shù)字化的過(guò)程模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)以供測(cè)量；通過(guò)TRANSPUTERLINK接口與A303板通訊；串行接口可用于診斷目的。面板上的9針孔串行接口插座，可用于診斷目的；6個(gè)LED顯示燈，其中一個(gè)為看門(mén)狗，閃動(dòng)頻率16S。633A303板與A304板的工作通訊DCU啟動(dòng)時(shí)，A303板和A304板內(nèi)的2個(gè)CE1微機(jī)開(kāi)始初始化和同步化，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行自檢。啟動(dòng)正常完成后，A307板的LED顯示器將顯示“CHECKOK”。在每一次時(shí)鐘脈沖（50MS）結(jié)束時(shí)，A304板向A303板發(fā)送信息逆變器相控因數(shù)GEATRAC總線(xiàn)速度速度信號(hào)信號(hào)指令值模擬測(cè)量值數(shù)字信號(hào)數(shù)字信號(hào)輸入模擬信號(hào)110V列車(chē)線(xiàn)110V列車(chē)線(xiàn)輸出A303A304A305A306A307A310A313A311A312A308A309電機(jī)定子頻率角度調(diào)整脈沖發(fā)生器使能A303板根據(jù)收到的信息，計(jì)算得出所需要的脈沖模式，向A304板反饋信息現(xiàn)時(shí)采樣間隔長(zhǎng)度當(dāng)前的電壓向量角度變化下個(gè)采樣點(diǎn)的電壓向量角度位置當(dāng)前脈沖模式的數(shù)字代碼。由于兩個(gè)微機(jī)之間的通信速率很高，它們之間的通信通過(guò)一專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的通信模塊進(jìn)行，傳輸速率達(dá)到10MB/S，實(shí)現(xiàn)對(duì)VVVF的實(shí)時(shí)控制。經(jīng)A310板輸入的牽引/制動(dòng)指令參考值需經(jīng)過(guò)以下的限制與調(diào)整（每50MS調(diào)整一次）（1）載荷調(diào)整車(chē)輛的載荷由ECU通過(guò)裝在空氣彈簧內(nèi)的壓力傳感器獲取，并轉(zhuǎn)送到DCU，各個(gè)動(dòng)車(chē)的DCU只接受本車(chē)ECU的載荷信號(hào)。當(dāng)V0KM/H，DCU接收到牽引指令時(shí)，將載荷信號(hào)值存入作為牽引/制動(dòng)的校正值。如果未收到ECU的載荷信號(hào)，DCU牽引時(shí)用AW2的載荷值代替，制動(dòng)時(shí)用AW3的載荷值代替。（2）沖擊極限075M/S3空轉(zhuǎn)/滑行保護(hù)時(shí)，或列車(chē)緊急制動(dòng)時(shí)，沖擊極限的限制不起作用。（3）（牽引）速度限制3KM/H慢行限速，將最大力矩定為本身力矩的75；10KM/H限速；80KM/H限速，切除牽引，進(jìn)行惰行。3種速度限制中，退行10KM/H和慢行3KM/H2種限速指令來(lái)自列車(chē)線(xiàn)，80KM/H限速指令由DCU發(fā)出。（4）（牽引）線(xiàn)電流限制每節(jié)動(dòng)車(chē)720A。（5）（制動(dòng)）電網(wǎng)電壓不足制動(dòng)期間，如電網(wǎng)電壓在1500V以下，根據(jù)速度和網(wǎng)壓的不同具體值，電制動(dòng)力矩可能不能滿(mǎn)足制動(dòng)要求，需由氣制動(dòng)補(bǔ)充；如網(wǎng)壓降到1000V以下，電制動(dòng)完全由氣制動(dòng)代替。（6）空轉(zhuǎn)/滑行保護(hù)空轉(zhuǎn)牽引力大于粘著力，發(fā)生空轉(zhuǎn)的輪對(duì)轉(zhuǎn)速大于列車(chē)速度。滑行制動(dòng)力大于粘著力，發(fā)生滑行的輪對(duì)轉(zhuǎn)速小于列車(chē)速度。列車(chē)的實(shí)際速度由A車(chē)輪軸上速度傳感器提供，與動(dòng)車(chē)上的電機(jī)速度信號(hào)分別比較，判斷輪對(duì)是否發(fā)生空轉(zhuǎn)/滑行。即使在無(wú)A車(chē)輪軸的速度信號(hào)時(shí)，DCU仍可采用對(duì)3個(gè)電機(jī)速度信號(hào)的計(jì)算值，作為列車(chē)的實(shí)際速度。由于一號(hào)線(xiàn)車(chē)輛是一節(jié)動(dòng)車(chē)的一臺(tái)VVVF逆變器并聯(lián)向4臺(tái)牽引電機(jī)供電，當(dāng)DCU監(jiān)測(cè)到任一輪對(duì)出現(xiàn)電制動(dòng)滑行時(shí)，會(huì)向VVVF發(fā)出降低電制動(dòng)力的指令，使本車(chē)的4個(gè)輪對(duì)的制動(dòng)力矩同時(shí)下降，待滑行消除后再恢復(fù)。電制動(dòng)嚴(yán)重滑行時(shí)，如果粘著力1A，時(shí)間超過(guò)1S，U4向DCU發(fā)出IDIFF1信息，DCU只是作為一個(gè)事件（EVENT）存入PDA。當(dāng)差動(dòng)電流50A，時(shí)間超過(guò)20MS，U4向DCU發(fā)出IDIFF2信息，必要時(shí)將由繼電器U4而不是DCU直接觸發(fā)反應(yīng)行動(dòng)，。（2）A312板BF牽引指令/BB制動(dòng)指令/BSB快速制動(dòng)指令來(lái)自司機(jī)/BNB緊急制動(dòng)指令控制器BF1方向1指令（前行）BF2方向2指令（后退）QNSK1閉合信號(hào)QVSK3閉合信號(hào)來(lái)自VVVFQESK4斷開(kāi)信號(hào)QSSHSCB閉合反饋信號(hào)MBG列車(chē)所有氣制動(dòng)緩解信號(hào)（不包括停車(chē)制動(dòng)）FNS線(xiàn)路接觸器K1“使能”信號(hào)只有FNS為“1”時(shí)，線(xiàn)路接觸器K1才能閉合，F(xiàn)NS1的條件A無(wú)緊急制動(dòng)；B車(chē)門(mén)關(guān)好；C方向指令BF1或BF2為“1”。MBG信號(hào)發(fā)出的條件是6節(jié)車(chē)的全部氣制動(dòng)緩解，串聯(lián)的每節(jié)車(chē)上一個(gè)的2K54繼電器全部閉合。A車(chē)B車(chē)C車(chē)C車(chē)B車(chē)A車(chē)110V旁路開(kāi)關(guān)MBGB車(chē)C車(chē)C車(chē)B車(chē)DCUDCUDCUDCU快速制動(dòng)可以緩解，此時(shí)司機(jī)控制器的主手柄應(yīng)先回到牽引位或惰行位。如果主手柄只是回到常用制動(dòng)位，則仍維持空氣制動(dòng)，直到停車(chē)。610A313輸出信號(hào)調(diào)整板通過(guò)微型繼電器，將DCU的5V數(shù)字信號(hào)隔離轉(zhuǎn)換成110V或24V，輸出到列車(chē)其它設(shè)備，共12個(gè)通道，通過(guò)面板上的LED指示燈顯示通道狀態(tài)。5V110V微型繼電器每個(gè)通道的輸出微繼電器都可由面板上的測(cè)試插孔控制，而實(shí)際的輸入信號(hào)此時(shí)不發(fā)生作用。在PCB板無(wú)輸入信號(hào)時(shí)，在測(cè)試插孔施加5V電壓，可觸發(fā)微繼電器動(dòng)作。在有輸入信號(hào)時(shí)，測(cè)試插孔施加0V電壓，微繼電器不動(dòng)作。ENSK1閉合指令EVSK3閉合指令VVVFAESK4斷開(kāi)指令BHL保壓制動(dòng)緩解指令/MSEB電制動(dòng)故障信號(hào)ECUMGS空轉(zhuǎn)/滑行信號(hào)MEB電制動(dòng)好信號(hào)CFSUMV0速度0信號(hào)（05KM/H）MF1DCU嚴(yán)重故障信號(hào)MF2DCU中等故障信號(hào)CFSUMF3DCU輕微故障信號(hào)線(xiàn)路電容器充放電DCU發(fā)出AES指令的條件ADCU無(wú)故障BFNS1C高速斷路器閉合（QSS1）。根據(jù)前面所列的FNS1條件，列車(chē)在激活后啟動(dòng)時(shí)，為了安全起見(jiàn)，只有在車(chē)門(mén)關(guān)好，高速斷路器閉合，打司機(jī)控制器方向手柄后，K4接觸器才能得電常閉觸頭斷開(kāi)，線(xiàn)路電容器開(kāi)始充電。充電過(guò)程K4AESTQESTT195，繼電器的常閉觸頭斷開(kāi)，/MTNT“0”“1”，向UNAS發(fā)出故障信息。24V0V/MTND/MTWA、/MTWB、/MTWC以A相模塊為例每個(gè)相模塊中有4個(gè)溫度繼電器（保護(hù)開(kāi)關(guān)）串聯(lián)，如有任何一個(gè)繼電器的常閉觸頭斷開(kāi)，/MTWA“0”“1”，向UNAS發(fā)出故障信息。B2/MTWAT1B315VT2B1A101溫度監(jiān)控板B40VB2、B3GTOV1、V2管母排溫度繼電器，95時(shí)繼電器常閉觸頭斷開(kāi)B1、B4二極管V3、V4散熱端溫度繼電器，85時(shí)繼電器常閉觸頭斷開(kāi)B2、B3直接安裝在模塊內(nèi)高電壓母排上，分別用隔離變壓器T1、T2隔離降壓后，變成低壓信號(hào)輸入U(xiǎn)NAS。/MTBS/MTBS信號(hào)表示制動(dòng)斬波模塊或者制動(dòng)電阻過(guò)熱，在兩個(gè)部件中共有5個(gè)繼電器（保護(hù)開(kāi)關(guān)）串聯(lián)，如有任何一個(gè)繼電器的常閉觸頭斷開(kāi)，/MTBS從“0”“1”，向UNAS發(fā)出故障信息。15VB5B6B2/MTBSB1A101溫度監(jiān)控板B40VB2斬波模塊GTO母排溫度繼電器B1、B4斬波模塊二極管V3、V4散熱端溫度繼電器B5制動(dòng)電阻強(qiáng)冷風(fēng)道風(fēng)壓繼電器B6紅外線(xiàn)溫度繼電器，監(jiān)測(cè)制動(dòng)電阻片溫度測(cè)量值模擬信號(hào)XUN、XUD、XIN、XISA、XISB、XISC、XIBS、XUAB、XUBC、XDIWA、XDIWB、XDIWCA、B、C相電流上升率XDIBS斬波制動(dòng)電流上升率（DI/DT）相電流上升率測(cè)量如果某相電路出現(xiàn)短路時(shí)，相電流將急劇上升。UNAS通過(guò)測(cè)量電流上升率，來(lái)檢測(cè)是否有短路故障發(fā)生。75A324聯(lián)鎖邏輯控制板751基本組成4個(gè)LCAPROGRAMMABLELOGICCOMPONENT即可編程邏輯單元D16、D19、D22、D25，分別負(fù)責(zé)VVVF逆變器A、B、C相和斬波器的監(jiān)測(cè)保護(hù)；一個(gè)LCAD13，合成4個(gè)LCA的功能，負(fù)責(zé)整個(gè)逆變器的監(jiān)測(cè)保護(hù)；6個(gè)6個(gè)寄存器（REGISTERS）；GEATRACM總線(xiàn)接口，負(fù)責(zé)掃描當(dāng)前的保護(hù)動(dòng)作數(shù)據(jù)；752主要功能DCU送入U(xiǎn)NAS的指令信號(hào)（除了/MVK5以外）進(jìn)入A324板，主要執(zhí)行2個(gè)功能。一是監(jiān)測(cè)逆變器VVVF的狀態(tài)，必要時(shí)封鎖GTO觸發(fā)脈沖指令，或發(fā)出高速斷路器跳斷指令，對(duì)VVVF進(jìn)行保護(hù)。A324板通過(guò)GEATRACM總線(xiàn)接收到A326板寄存器中的信息，如有異常其LCA可編程邏輯單元按照預(yù)設(shè)程序產(chǎn)生保護(hù)動(dòng)作。A324板接收的狀態(tài)信息和保護(hù)動(dòng)作信息存放在6個(gè)寄存器（REGISTERS）內(nèi)，A325板的CE1微機(jī)通過(guò)GEATRACM總線(xiàn)訪(fǎng)問(wèn)，進(jìn)行診斷后存入它的永久存儲(chǔ)器（HEADER）并向DCU報(bào)告。二是負(fù)責(zé)GTO的脈沖分配及開(kāi)關(guān)狀態(tài)監(jiān)測(cè)、橋臂聯(lián)鎖邏輯控制。將DCU發(fā)出的脈沖模式指令信號(hào)附加上最小間隔時(shí)間限制后，轉(zhuǎn)化成給GTO的開(kāi)關(guān)指令信號(hào)。在A324X229光電轉(zhuǎn)換插頭，電指令信號(hào)轉(zhuǎn)化成光脈沖信號(hào)，通過(guò)光纖傳送到GTO的驅(qū)動(dòng)模塊。GTO的開(kāi)關(guān)反饋信號(hào)傳回UNAS。DCUUNAS15V脈沖指令電信號(hào)光信號(hào)電信號(hào)光信號(hào)GTO門(mén)極驅(qū)動(dòng)模塊。以A相的LCA為例，D16的主要功能是將A相的脈沖模式PMA加上最小時(shí)間限制后，轉(zhuǎn)化成GTO的控制指令BWAV；對(duì)GTO的通斷頻率進(jìn)行監(jiān)測(cè)和限制；為了避免單相內(nèi)部短路，對(duì)同相的2個(gè)GTO相互聯(lián)鎖；監(jiān)測(cè)還包括在允許的時(shí)間延遲后GTO對(duì)應(yīng)于開(kāi)關(guān)指令的通斷狀態(tài)。A、B、C相GTO的通斷時(shí)間限制最小開(kāi)通時(shí)間TEIN443S單相橋臂聯(lián)鎖時(shí)間TVER603S最小關(guān)斷時(shí)間TAUS1203S斬波器GTO的通斷時(shí)間限制IAXDIWA最小通流時(shí)間TEIN1203S最小關(guān)斷時(shí)間TAUS1203SLCAD13根據(jù)外部輸入的信號(hào)，合成4個(gè)LCA的功能，執(zhí)行對(duì)整個(gè)逆變器的監(jiān)測(cè)保護(hù)，產(chǎn)生外圍設(shè)備的保護(hù)動(dòng)作觸發(fā)指令。753從DCU輸入信號(hào)（經(jīng)A323板）FWR逆變器使能信號(hào)FBS制動(dòng)斬波器使能信號(hào)PMA、PMB、PMC逆變器A、B、C相的GTO脈沖模式（5V）PMBS制動(dòng)斬波器的GTO脈沖模式754向VVVF發(fā)出指令BWAV1、BWAV2A相V1、V2管開(kāi)關(guān)指令BWBV1、BWBV2B相V1、V2管開(kāi)關(guān)指令BWCV1、BWCV2C相V1、V2管開(kāi)關(guān)指令BBS斬波器GTO開(kāi)關(guān)指令以A相為例PMA關(guān)關(guān)關(guān)BWAV1開(kāi)開(kāi)關(guān)關(guān)BWAV2開(kāi)開(kāi)開(kāi)755從VVVF輸入信號(hào)/MLWAV1、/MLWAV2A相V1、V2管開(kāi)關(guān)反饋信號(hào)/MLWBV1、/MLWBV2B相V1、V2管開(kāi)關(guān)反饋信號(hào)/MLWCV1、/MLWCV2C相V1、V2管開(kāi)關(guān)反饋信號(hào)/MLBS斬波器GTO開(kāi)關(guān)反饋信號(hào)保護(hù)開(kāi)關(guān)動(dòng)作信號(hào)/MSLUM、/MPCD、/MTND、/MTWA、/MTWB、/MTWC、/MTBS756向DCU輸出信號(hào)（經(jīng)A323板）MUB逆變器準(zhǔn)備好信號(hào)MBSB制動(dòng)斬波器準(zhǔn)備好信號(hào)MSEW逆變器保護(hù)激活信號(hào)MSEBS制動(dòng)斬波器保護(hù)激活信號(hào)/BHSAHSCB斷開(kāi)信息/BNSA線(xiàn)路接觸器K1斷開(kāi)指令MDZ逆變器貫通保護(hù)信息MUK1、MUK2、MUK3、MUK4UNAS故障信息代碼MUB逆變器準(zhǔn)備好信號(hào)MUB信號(hào)表示在VVVF的有效工作范圍內(nèi)，UNAS未發(fā)現(xiàn)重大關(guān)鍵故障，DCU可進(jìn)行牽引工作，DCU發(fā)出的指令被轉(zhuǎn)換成GTO的觸發(fā)指令。如果UNAS檢測(cè)到逆變器VVVF處于嚴(yán)重的故障狀態(tài)，需要立即分?jǐn)啵诠收蠣顟B(tài)期間MUB信號(hào)轉(zhuǎn)為“0”至少50MS。MBSB制動(dòng)斬波器準(zhǔn)備好信號(hào)DCU開(kāi)機(jī)啟動(dòng)后，UNAS檢查制動(dòng)斬波器的狀態(tài)。如果斬波器準(zhǔn)備好，UNAS向DCU發(fā)送MBSB1信息。MSEW逆變器保護(hù)激活信號(hào)如果UNAS因某個(gè)嚴(yán)重故障而對(duì)VVVF逆變器采取保護(hù)行動(dòng)，向DCU發(fā)送MSEW1信息。MSEBS制動(dòng)斬波器保護(hù)激活信號(hào)當(dāng)電容電壓XUD2100V，UNAS開(kāi)通制動(dòng)斬波器降低電壓，同時(shí)向DCU發(fā)送MSEBS1信息。/BHSAHSCB斷開(kāi)信息高速斷路器在線(xiàn)電流XIN超過(guò)1200A時(shí)跳斷，/BHSA信號(hào)傳送到DCU作為一個(gè)儲(chǔ)存信息。/BNSA線(xiàn)路接觸器K1斷開(kāi)指令當(dāng)高速斷路器分?jǐn)啵€(xiàn)路接觸器K1也將分?jǐn)啵?BNSA信號(hào)通知DCU分?jǐn)郖1。MDZ逆變器貫通保護(hù)指令一般情況下，同相的V1、V2管不允許同時(shí)導(dǎo)通，但當(dāng)XUD2300V時(shí)，UNAS發(fā)出BDZ貫通保護(hù)指令，使4個(gè)相模塊的全部GTO導(dǎo)通，降低電容電壓。同時(shí)貫通指令信息傳送至DCU。MUK1、MUK2、MUK3、MUK4故障信息代碼UNAS向DCU傳送狀態(tài)信息有2種方式。一種是以直接的信號(hào)線(xiàn)輸出狀態(tài)信號(hào)，計(jì)有MUB、MBSB、MSEW、MSEBS4個(gè)；另一種是以MUK代碼組合的方式，通過(guò)4根信號(hào)線(xiàn)把UNAS的故障信息傳送到DCU。NOMUK4MUK3MUK2MUK1故障名稱(chēng)故障定義151111無(wú)無(wú)故障141110/MLSPB5V或15V邏輯電源故障131101/MGSPBGTO門(mén)極驅(qū)動(dòng)電源故障121100/MWSPB24V傳感器電源故障111011MSKFPCB插件板丟失101010MFSS三相電流不平衡091001MSF逆變器或制動(dòng)電阻內(nèi)保護(hù)繼電器動(dòng)作等081000MUDG2電容電壓2300V070111BDZ逆變器貫通保護(hù)060110MIS2逆變器相電流2900A050101MMKWGTO相電路短路040100MTW相模塊過(guò)熱保護(hù)030011MSVWGTO通斷故障020010MFGGTO通斷頻率過(guò)高010001MFW短時(shí)內(nèi)故障多次重復(fù)000000MHIFGTO初始化故障MSFMPCDMSWMTNDMSLUMMIS2MISA2MISB2MISC2MMKWMMKWAMMKWBMMKWCMTWMTWAMTWBMTWCMSVWMSVWAV1MSVWAV2MSVWBV1MSVWBV2MSVWCV1MSVWCV2MFGMFG1WAMFG2WAMFG1WBMFG2WBMFG1WCMFG2WCMFWMFW1MFW2以MSF為例，等式后面的4項(xiàng)數(shù)字信號(hào)全部為“0”時(shí)，MSF0；只要任何一項(xiàng)等于“1”，即有MSF1。757UNAS生成的信號(hào)UNAS接收DCU的指令和信息信號(hào)，為GTO進(jìn)行脈沖分配，同時(shí)接收VVVF傳來(lái)的各種信息，包括各GTO的通斷反饋信息、電壓電流LEM傳感器測(cè)量值、電流上升率測(cè)量值、各種保護(hù)開(kāi)關(guān)動(dòng)作信號(hào)等。UNAS按內(nèi)部程序處理，生成新的信號(hào)，根據(jù)故障情況進(jìn)行保護(hù)動(dòng)作，封鎖VVVF逆變器的逆變模塊或斬波模塊。A324聯(lián)鎖邏輯控制板生成的信號(hào)一部分反饋到DCU（見(jiàn)756）；A325診斷板診斷生成UNAS故障信號(hào)，以MUK故障信息代碼的方式輸出到DCU，還有一些故障信息只存儲(chǔ)在A325板的RAM存儲(chǔ)器中，見(jiàn)UNAS信號(hào)表。76A325微處理單元、UNAS診斷板761組成與作用A325板的CE1微機(jī)以事件中斷的方式將A324板6個(gè)和A326板5個(gè)寄存器（REGISTERS）中的內(nèi)容通過(guò)GEATRACM總線(xiàn)存入RAM存儲(chǔ)器，備用電池支持的永久存儲(chǔ)器（HEADER），對(duì)由A324板送入的VVVF故障信號(hào)和保護(hù)動(dòng)作指令進(jìn)行故障“診斷”和存儲(chǔ)。存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)可用PTU經(jīng)RS232串行接口讀取下載。另外，通過(guò)4根信號(hào)線(xiàn)，將16個(gè)故障代碼傳送到DCU。面板上有2個(gè)4位LED顯示器、2個(gè)選碼開(kāi)關(guān)和2個(gè)功能鍵。762PCB板功能UNAS的當(dāng)前狀態(tài)取決于相關(guān)的數(shù)字信號(hào)。這些數(shù)字信號(hào)即狀態(tài)字節(jié)，暫時(shí)存放在A326測(cè)量值調(diào)整板和A324聯(lián)鎖邏輯控制板的8單元寄存器內(nèi)（每個(gè)寄存器包含8個(gè)存儲(chǔ)單元，可分配存放8個(gè)數(shù)字信號(hào)的信號(hào)值）。狀態(tài)字節(jié)的任何改變會(huì)產(chǎn)生一個(gè)中斷。在收到中斷信號(hào)后，CE1微機(jī)逐個(gè)讀取這些8單元寄存器內(nèi)的UNAS狀態(tài)字節(jié)，存入RAM存儲(chǔ)器，并重置（RESET）寄存器。另外，CE1微機(jī)對(duì)狀態(tài)字節(jié)進(jìn)行診斷處理后，產(chǎn)生相應(yīng)的事件代碼，存入永久存儲(chǔ)器（HEADER）。由于狀態(tài)字節(jié)信號(hào)可能以12MS的間隔快速出現(xiàn)，為了能在前一個(gè)信號(hào)處理存儲(chǔ)完成之前進(jìn)行下一個(gè)信號(hào)的處理，使用RAM存儲(chǔ)器作為緩存區(qū)，可同時(shí)存100個(gè)信號(hào)。如果RAM的存儲(chǔ)區(qū)間被存滿(mǎn)，CE1給出一個(gè)/MCE1B信息。/MVK5列車(chē)速度5KM/H信號(hào)當(dāng)列車(chē)到達(dá)終點(diǎn)站換端時(shí)，DCU/UNAS失電，會(huì)產(chǎn)生電源故障信息（MLSPB門(mén)控電源準(zhǔn)備好、MGSPB邏輯電源準(zhǔn)備好、MWSPB傳感器電源準(zhǔn)備好），此時(shí)UNAS的診斷忽略這些信息，以免存儲(chǔ)器被過(guò)多的“輔助電源電壓過(guò)低”信息裝滿(mǎn)，這些故障信息只有在速度大于5KM/H時(shí)才開(kāi)始存儲(chǔ)。77A328啟動(dòng)監(jiān)測(cè)板檢測(cè)5V和15V電源；在DCU啟動(dòng)后，發(fā)出800MS的GTO初始化命令，檢測(cè)GTO的驅(qū)動(dòng)板、光纖導(dǎo)線(xiàn)等是否正常。開(kāi)機(jī)后首先檢測(cè)15V電源，接著檢測(cè)5V電源，再進(jìn)行GTO的初始化。如出現(xiàn)GTO初始化故障，可能是以下原因造成AGTO故障；B驅(qū)動(dòng)板故障；C指令信號(hào)傳輸故障（光纖導(dǎo)線(xiàn)、光電轉(zhuǎn)換接頭等）；D15V電源故障；EA328板本身故障。78A329、A330接口板除了通過(guò)光纖傳輸?shù)拿}沖指令信號(hào)和GTO通斷反饋信息外，所有UNAS與外圍設(shè)備的輸入/輸出信號(hào)都經(jīng)過(guò)2個(gè)PCB面板上的48針HARTING接插件與外部聯(lián)通，僅做連接過(guò)渡作用。79UNAS監(jiān)測(cè)的信號(hào)及保護(hù)動(dòng)作791相電流XISA、XISB、XISCA327面板上測(cè)試孔的測(cè)量換算值M400A/V第一級(jí)保護(hù)門(mén)檻值MISA1MISB1MISC12700A675V當(dāng)XISA（XISB、XISC）2700A，UNAS將封鎖VVVF的A（B、C）相觸發(fā)脈沖。第二級(jí)保護(hù)門(mén)檻值MISA2MISB2MISC32900A725V當(dāng)XISA（XISB、XISC）2900A，UNAS將封鎖VVVF所有三相的觸發(fā)脈沖50MS，或直到MISA2（MISB2、MISC3）信息消失。第三級(jí)保護(hù)門(mén)檻值MISA3MISB3MISC33100A775V當(dāng)XISA（XISB、XISC）3100A，UNAS將觸發(fā)VVVF所有相（包括斬波器）的GTO1S（貫通保護(hù)），斷開(kāi)K1線(xiàn)路接觸器1S，然后封鎖VVVF逆變器9S。792電流上升率DIWA、DIWB、DIWC、DIBSA327面板上測(cè)試孔的測(cè)量換算值M1500A/V保護(hù)門(mén)檻值MMKWAMMKWBMMKWCMMKBS5000A333VUNAS分別檢測(cè)三相電流上升率DI/DT，當(dāng)DIWA（DIWB、DIWC、DIBS）5000A/S，UNAS判斷VVVF內(nèi)有短路，將觸發(fā)所有相（包括斬波器）的GTO（貫通保護(hù)），至少封鎖逆變器10S。793制動(dòng)斬波電流XISBSA327面板上測(cè)試孔的測(cè)量換算值M400A/V電阻制動(dòng)時(shí)，制動(dòng)電流XIBS應(yīng)在4001500A范圍內(nèi)。第一級(jí)保護(hù)門(mén)檻值MIBS1400A1V如果XIBS1500A，UNAS封鎖制動(dòng)斬波器10S，或直到MIBS2信息消失。794電容電壓XUDA327面板上測(cè)試孔的測(cè)量換算值M250V/V第一級(jí)保護(hù)門(mén)檻值MUDK990V396V當(dāng)XUD2100V，UNAS將開(kāi)通制動(dòng)斬波器，將XUD降到2300V，UNAS將封鎖VVVF逆變器的觸發(fā)脈沖10S，或直到MUDG2信息消失；線(xiàn)路接觸器分?jǐn)?S。795逆變器三相輸出電流之和（?A?B?C0）如逆變器三相輸出電流和400A（MFSS信號(hào)），UNAS將封鎖VVVF逆變器的觸發(fā)脈沖至少10S，或直到MFSS信息消失。796相電壓XUAB、XUBCA327面板上測(cè)試孔的測(cè)量換算值M250V/V797線(xiàn)電流XINA327面板上測(cè)試孔的測(cè)量換算值M400A/V如線(xiàn)電流超過(guò)1200A或電流上升率過(guò)大，高速斷路器自動(dòng)跳斷。DCU接收到/BHSA1的信息后，發(fā)出指令分?jǐn)嗑€(xiàn)路接觸器K1，并給線(xiàn)路電容器放電。798線(xiàn)電壓XUNA327面板上測(cè)試孔的測(cè)量換算值M250V/V799GTO通斷反應(yīng)時(shí)間的限制以A相V1管為例BWAV1指令發(fā)出后，應(yīng)在T6044S）。（4）斬波器GTO通斷時(shí)間限制斬波模塊只有一個(gè)GTO，不需要橋臂聯(lián)鎖，只有最小開(kāi)通時(shí)間和最小關(guān)斷時(shí)間的限制。最小通流時(shí)間TEIN1203S最小關(guān)斷時(shí)間TAUS1203S（5）最大開(kāi)關(guān)頻率由于GTO元件特性的原因，其開(kāi)關(guān)頻率不能超過(guò)一定值，因此UNAS對(duì)GTO的開(kāi)關(guān)頻率監(jiān)測(cè)并進(jìn)行保護(hù)。以A相V1管為例如果在450MS內(nèi)GTO的開(kāi)關(guān)指令/BWAV1的上升沿超過(guò)256次，該指令信號(hào)將被取消“使能”1S，然后恢復(fù)“使能”，同時(shí)UNAS給出故障信息MFG1WA。如果在5MS內(nèi)GTO的開(kāi)關(guān)指令/BWAV1的上升沿超過(guò)6次，該指令信號(hào)將被取消“使能”5MS，然后恢復(fù)“使能”，同時(shí)UNAS給出故障信息MFG2WA。（6）貫通保護(hù)反應(yīng)時(shí)間進(jìn)行貫通保護(hù)時(shí)，從BDZ指令發(fā)出到各相GTO接到觸發(fā)指令/BWAV1和/BWAV2的時(shí)間應(yīng)95，散熱片處85），使溫度繼電器動(dòng)作時(shí)（/MTWA或/MTWB或/MTWC信號(hào)），UNAS將封鎖GTO的觸發(fā)脈沖至少10S，或直到故障信號(hào)消失。7913線(xiàn)路電抗器溫度線(xiàn)路電抗器的2個(gè)繞組內(nèi)分開(kāi)裝有2個(gè)串聯(lián)的溫度繼電器，當(dāng)電抗器內(nèi)溫度150，使溫度繼電器動(dòng)作時(shí)（/MTND信號(hào)），UNAS將封鎖VVVF逆變器至少10S，或直到故障信號(hào)消失。7914線(xiàn)路電容器壓力當(dāng)電容器內(nèi)壓力過(guò)高，使壓力繼電器動(dòng)作時(shí)（/MPCD信號(hào)），UNAS將封鎖VVVF逆變器至少10S，或直到故障信號(hào)消失。7915逆變器風(fēng)扇壓力當(dāng)逆變器的冷卻風(fēng)扇的風(fēng)壓過(guò)低，使風(fēng)壓繼電器動(dòng)作時(shí)（/MSLUM信號(hào)），UNAS將封鎖VVVF逆變器至少10S，或直到故障信號(hào)消失。7916制動(dòng)斬波模塊溫度和制動(dòng)電阻溫度當(dāng)斬波模塊內(nèi)或制動(dòng)電阻的溫度過(guò)高，使溫度繼電器動(dòng)作，或者制動(dòng)電阻的強(qiáng)冷風(fēng)道內(nèi)的風(fēng)壓過(guò)低，使風(fēng)壓繼電器動(dòng)作時(shí)（/MTBS信號(hào)），UNAS向DCU輸出信號(hào)MSEBS（斬波器保護(hù)），由DCU取消電制動(dòng)，并發(fā)出電制動(dòng)故障信息（/MSEB）第三節(jié)與其它系統(tǒng)接口牽引制動(dòng)系統(tǒng)與其他系統(tǒng)的接口主要表現(xiàn)在DCU/UNAS與其他系統(tǒng)的接口，如表1所示表1DCU、UNAS信號(hào)流向示意AES放電接觸器K4斷開(kāi)指令110VEVS充電接觸器K3閉合指令110VBF牽引指令110VENS線(xiàn)路接觸器K1閉合指令110V/BB常用制動(dòng)指令110VQES放電接觸器K4閉合反饋信號(hào)110V/BSB快速制動(dòng)指令110VQVS充電接觸器K3閉合反饋信號(hào)110V/BNB緊急制動(dòng)指令110VQNS線(xiàn)路接觸器K1閉合反饋信號(hào)110VBFR1前進(jìn)方向指令110VIDIFF1逆變器輸入差動(dòng)電流1A信號(hào)110VBFR2退行方向指令110VIDIFF2逆變器輸入差動(dòng)電流50A信號(hào)110VFNSK1使能信息110V24V/0V、15V/0VBV1010KM/H限速指令110VBWAV1A相V1管FWR逆變單元使能信號(hào)5VBSLF3KM/H慢行指令110VBWAV2A相V2管FBS斬波單元使能信號(hào)5VMBG全部氣制動(dòng)緩解信息110VBWBV1B相V1管PMAA相脈沖模式信號(hào)5V/EHB保壓制動(dòng)緩解指令110VBWBV2B相V2管PMBB相脈沖模式信號(hào)5VMV0速度0信號(hào)110VBWCV1C相V1管PMCC相脈沖模式信號(hào)5VBWCV2C相V2管PMBS斬波器脈沖模式信號(hào)5VWVOEVE指令參考值BBS斬波器/MVK5速度5KM/H信息5VMLWAV1A相V1管MUB逆變器準(zhǔn)備好信號(hào)5VMLWAV2A相V2管MBSB斬波器準(zhǔn)備好信號(hào)5VMLWBV1B相V1管MSEW逆變器保護(hù)信息5VTSYNC時(shí)間同步信號(hào)110VMLWBV2B相V2管MSEBS斬波器保護(hù)信息5VMF1DCU輕微故障110VMLWCV1C相V1管/BHSAHSCB斷開(kāi)指令5VMF2DCU中等故障110VMLWCV2C相V2管/BNSAK1斷開(kāi)指令5VMF3DCU嚴(yán)重故障110VMLBS斬波器MDZ逆變器貫通保護(hù)信息5VMEB電制動(dòng)好信息110VXUN020MA/XUN1010VXUN網(wǎng)壓420MAXUD020MA/XUD1010VXVISTC車(chē)速度420MAXIN020MA/XIN1010VXZUG420MAXUAB020MA/XUAB1010V實(shí)際牽引/制動(dòng)力矩XUBC020MA/XUBC1010VXISA020MA/XISA1010VXISB020MA/XISB1010VXVISTB車(chē)速度420MAXISC020MA/XISC1010VXIBS020MAMUK1故障信息位15VXDIWAA相電流上升率MUK2故障信息位25VXDIWBB相電流上升率MUK3故障信息位35VXMD420MAXDIWCC相電流上升率MUK4故障信息位45V實(shí)際電制動(dòng)力矩XDIBS斬波電流上升率MGSPB門(mén)控電源準(zhǔn)備好15V/MSEB電制動(dòng)故障信息110V/MSW連接器故障110VMGS空轉(zhuǎn)/滑行信息110V/MSLUM逆變器風(fēng)扇風(fēng)壓過(guò)低24VXLAST載荷信號(hào)420MA/MPCD線(xiàn)路電容器壓力過(guò)大24V/MTND線(xiàn)路電抗器過(guò)熱24VNLAA車(chē)速度信號(hào)/MTWAA相模塊過(guò)熱24VQSSHSCB閉合反饋信息110V/MTWBB相模塊過(guò)熱24VA車(chē)1軸速度信號(hào)/MTWCC相模塊過(guò)熱24